Министерство цифрового развития, связи и массовых коммуникаций Российской Федерации
Ордена Трудового Красного Знамени федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего образования
МОСКОВСКИЙ ТЕХНИЧЕСКИЙ УНИВЕРСИТЕТ СВЯЗИ И ИНФОРМАТИКИ
Факультет «Радио и телевидение»
Кафедра «Системы и сети радиосвязи и телерадиовещания»
Лабораторная работа №2
по дисциплине «Информационные технологии и программирование»
Выполнил:
Вариант №2
Москва 2025
Цель работы:
Изучить структурную схему и принципы алгоритмов обработки сигналов в цифровой системе радиосвязи.
Ознакомиться с назначением основных блоков цифровой системырадиосвязи.
Изучить принципы и режимы передачи в системе радиосвязи с помощью нескольких передающих антенн.
Изучить принцип демодулятора, оптимального по критерию максимального правдоподобия, для цифровой системы радиосвязи.
Исследовать процесс передачи и приема информации с учетом наличия в радиоканале аддитивного белого гауссовского шума (АБГШ) и релеевских замираний, с двоичной фазовой модуляцией (ФМ-2), с одной передающей и одной приемной антеннами, а также с двумя передающими и двумя приемными антеннами, с помощью компьютерного моделирования в среде MatLab.
Задачи:
Записать математическую модель принимаемого сигнала для случая одной и двух передающих антенн.
Разработать алгоритм моделирования на основе общей схемы моделирования и структурной схемы системы радиосвязи.
Разработать программу моделирования на основе алгоритма п. 2 на языке MatLab.
Провести моделирование с помощью программы п. 3.
По результатам моделирования п. 4 оценить точность моделирования и сделать выводы о помехоустойчивости системы радиосвязи с одной и двумя передающими антеннами.
Ход работы:
Результаты домашнего рассчета:
=1.58
L=2*1000=2000
Общая схема моделирования и ее применение к данной задаче моделирования.
Рисунок 1 – общая схема моделирования
Случайные воздействия – это случайные биты, которые передаются в системе, а также шум в канале связи и еще случайные коэффициенты передачи по радиоканалу для случая релеевского канала связи.
Алгоритм работы системы описывается с помощью функциональных блоков структурной схемы данной системы радиосвязи.
Интерпретация результатов – график зависимости коэффициента битовых ошибок (BER) от отношения сигнал/шум (ОСШ) в дБ. Поскольку в результате выполнения программы для каждого значения ОСШ вычисляется соответствующее значение BER, эти результаты удобнее представить в виде графика зависимости BER=f(ОСШ).
Процесс моделирования
Количественной мерой помехоустойчивости цифровой системы радиосвязи является коэффициент битовых ошибок (BER)
где Nerrors – число ошибочно принятых битов, а L – общее число переданных
битов (в рассматриваемых программах моделирования это число испытаний).
При моделировании в данной работе вычисляется коэффициент BER,
который сравнивается с теоретическим значением, вычисленным по формуле
где функция “erfc” – функция ошибок, встроенная функция Matlab; d – расстояние между сигналами для заданного типа модуляции; N0 – спектральная плотность мощности шума.
Структурные схемы и описание моделируемых систем радиосвязи с обозначениями, математические модели в виде формул с описанием.
Структурная схема системы радиосвязи для случая одной передающей и одной приемной антенн представлена на рисунке 3:
Рисунок 2 – структурная схема моделируемой системы
Алгоритмы основных программ и тексты программ с комментариями.
Рисунок 3 – ввод числа испытаний с учетом домашних вычислений
Рисунок 4 – блок-схема
Оценка точности моделирования и сравнение с точностью моделирования по неравенству Чебышева.
Рисунок 5 – График зависимости коэффициента ошибок (BER) от ОСШ для системы радиосвязи с одной передающей и одной приемной антеннами (релеевский канал)
В данном случае точность моделирования составляет
В домашних расчетах нами было получено
Получаем 0.0125 > 0.00704 > 0.0025, следовательно точность составляет от 0.95 до 0.99.
Выводы.
Исходя из графика зависимости коэффициента ошибок (BER) от ОСШ для системы радиосвязи с одной передающей и одной приемной антеннами (гауссовский канал) (рисунок 5), можно сделать выводы:
1. Коэффициент ошибок (BER) меняется в диапазоне от 10-1 до 10-3.
2. Зависимость теоретических значений от ОСШ обратная – с увеличением значения ОСШ значение BER уменьшается.
3. Зависимость смоделированных значений от ОСШ обратная с некоторой точностью (так как источник информации выдает случайную последовательность информационных битов).
4. Полученная точность моделирования составляет от 0.95 до 0.99 исходя из неравенства Чебышева.